JP5625648B2 - 酸窒化シリコン膜の成膜方法及び弾性境界波装置の製造方法 - Google Patents

酸窒化シリコン膜の成膜方法及び弾性境界波装置の製造方法 Download PDF

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本発明は、酸窒化シリコン膜の成膜方法及びそれを利用した弾性境界波装置の製造方法に関する。
近年、例えば、弾性境界波装置などにおいて、酸窒化シリコン膜が用いられるようになってきている。例えば下記の特許文献1には、酸窒化シリコン膜の成膜方法として、ターゲット材をSiとし、酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスを反応性ガスとして用いたスパッタリングにより、酸窒化シリコン膜を成膜する方法が記載されている。
特開2000−138215号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の酸窒化シリコン膜の成膜方法では、シリコンの酸化と窒化とを同一プロセス内で行うため、成膜される酸窒化シリコン膜の組成が、酸素ガスと窒素ガスとの混合比やスパッタリング装置内の圧力などの条件の変化に対して非常に敏感となり、酸窒化シリコン膜を安定した組成で成膜することが困難であるという問題がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、酸窒化シリコン膜を安定した組成で成膜することができる酸窒化シリコン膜の成膜方法及びそれを利用した弾性境界波装置の製造方法を提供することにある。
本発明に係る酸窒化シリコン膜の成膜方法では、一酸化シリコンからなるターゲット材と、二酸化シリコンからなるターゲット材とを併用して用いると共に、反応性ガスとして窒素ガスを用いて、スパッタリング法により酸窒化シリコン膜を成膜する。
本発明では、ターゲット材として、一酸化シリコンからなるターゲット材と、二酸化シリコンからなるターゲット材とを用いる。この場合、制御が困難な窒素ガスの流量を変化させることなく、一酸化シリコンからなるターゲット材への印加電力と、二酸化シリコンからなるターゲット材への印加電力とを調節することによっても酸窒化シリコン膜の組成を制御することができる。従って、酸窒化シリコン膜の組成を容易に制御することができる。
本発明に係る弾性境界波装置の製造方法は、圧電基板と、圧電基板の上に形成されてい
るIDT電極と、圧電基板の上に、IDT電極を覆うように形成されている酸窒化シリコ
ン膜とを備える弾性境界波装置の製造方法に関する。本発明に係る弾性境界波装置の製造
方法では、酸窒化シリコン膜を、一酸化シリコンからなるターゲット材と、二酸化シリコンからなるターゲット材とを併用して用いると共に、反応性ガスとして窒素ガスを用いて、スパッタリング法により成膜する。
本発明では、酸化シリコンからなるターゲット材を用いると共に、反応性ガスとして窒素ガスを用いて、スパッタリング法により酸窒化シリコン膜を成膜する。このため、反応性ガスの流量や印加電力などの成膜条件が変化したときの、成膜される酸窒化シリコン膜の組成の変化を小さくすることができる。従って、酸窒化シリコン膜を安定した組成で成膜することができる。
本発明に係る一実施形態におけるスパッタリング装置の模式図である。 弾性境界波装置の一部分を拡大した略図的断面図である。 実施例1におけるターゲット材への印加電力と、成膜された酸窒化シリコン膜の屈折率との関係を表すグラフである。 実施例2における窒素ガスの流量と、成膜された酸窒化シリコン膜の屈折率との関係を表すグラフである。 比較例における窒素ガスの流量と、成膜された酸窒化シリコン膜の屈折率との関係を表すグラフである。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は単なる例示である。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。
図1は、本実施形態において用いるスパッタリング装置の模式図である。まず、図1を参照しながら、本実施形態において用いるスパッタリング装置1の構成について説明する。
スパッタリング装置1は、チャンバー10aが内部に形成されている装置本体10を有する。装置本体10には、チャンバー10aに窒素ガスを供給する窒素ガス供給装置11が接続されている。この窒素ガス供給装置11は、例えば、窒素ガスボンベなどにより構成することができる。
チャンバー10aには、第1〜第3のターゲット材13a〜13cがセットされている。これら第1〜第3のターゲット材13a〜13cには、電源14a〜14cにより交流電圧が印加可能となっている。本実施形態では、第1〜第3のターゲット材13a〜13cには、一酸化シリコンからなるターゲット材と、二酸化シリコンからなるターゲット材とが含まれている。すなわち、本実施形態では、一酸化シリコンからなるターゲット材と、二酸化シリコンからなるターゲット材とが併用されている。具体的には、第1及び第2のターゲット材13a、13bが二酸化シリコンからなり、第3のターゲット材13cが一酸化シリコンからなる。
また、チャンバー10aには、被成膜物12を固定するための図示しない固定具が設けられている。
次に、スパッタリング装置1を用いた酸窒化シリコン膜の成膜方法について説明する。
まず、図示しない固定具に被成膜物12を固定する。そして、反応性ガスとしての窒素ガスを窒素ガス供給装置11からチャンバー10aに供給しながら、電源14a〜14cにより第1〜第3のターゲット材13a〜13cの少なくとも一つに交流電圧を印加する。これによりスパッタリングが開始され、被成膜物12の表面の上に、酸窒化シリコンが
堆積していき、酸窒化シリコン膜が形成される。
本実施形態の酸窒化シリコン膜の成膜方法では、シリコンからなるターゲット材を用い、反応ガスとして酸素ガスと窒素ガスとの混合ガスを用いる場合とは異なり、酸化シリコンの窒化反応のみが進行する。このため、酸窒化シリコン膜の成膜を容易に制御することができる。
また、下記の実施例及び比較例によっても裏付けられるように、窒素ガスの流量や印加電力の変化によって、成膜される酸窒化シリコン膜の組成が変化しにくい。従って、本実施形態の酸窒化シリコン膜の成膜方法によれば、狙いの組成の酸窒化シリコン膜を安定して成膜することができる。
また、本実施形態では、一酸化シリコンからなるターゲット材13cと、二酸化シリコンからなるターゲット材13a、13bとを併用するため、例えば、厳密に制御することが困難な窒素ガスの流量を一定に保持しつつ、一酸化シリコンからなるターゲット材13cへの印加電力及び二酸化シリコンからなるターゲット材13a、13bへの印加電力のうちの少なくとも一方を調整することによって成膜される酸窒化シリコン膜の組成を制御することが可能となる。従って、酸窒化シリコン膜の組成の制御を容易に行うことができる。
なお、本実施形態では、一酸化シリコンからなるターゲット材と、二酸化シリコンからなるターゲット材との両方を設ける例について説明したが、どちらか一方のみを設けてもよい。
(応用例)
上記本実施形態の酸窒化シリコン膜の成膜方法は、例えば、弾性境界波装置の製造にも好適に適用することができる。具体的には、例えば、図2に示す弾性境界波装置20の製造に好適に適用される。
図2に示すように、弾性境界波装置20は、LiTaOやLiNbOからなる圧電基板21と、圧電基板21の上に形成されているIDT電極22とを備えている。圧電基板21の上には、IDT電極22を覆うように第1の媒質23が形成されている。第1の媒質23の上には、第2の媒質24が形成されている。第1及び第2の媒質23,24のそれぞれは、例えば、酸窒化シリコン、酸化シリコンや窒化シリコンなどの誘電体により形成されている。本実施形態では、第1の媒質23が酸化シリコンにより形成されており、第2の媒質24が酸窒化シリコンにより形成されている。弾性境界波装置20の製造に際しては、酸窒化シリコン膜により構成されている第2の媒質24の形成に、上記成膜方法を適用することができる。そのようにすることにより、第2の媒質24を小さな組成ばらつきで形成できる。従って、弾性境界波装置20を、小さな特性ばらつきで安定して製造することができる。
なお、本実施形態では、第1及び第2の媒質を有する所謂3媒質型の弾性境界波装置において、第2の媒質を酸窒化シリコン膜とする例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。例えば、第1の媒質を酸窒化シリコン膜とし、第2の媒質を、例えば窒化シリコンなどの、酸窒化シリコンよりも音速の速い材料により形成してもよい。また、酸窒化シリコン膜からなる第1の媒質のみを設けるようにしてもよい。
(実施例1)
上記第1の実施形態において説明したスパッタリング装置1を用いて、二酸化シリコンからなるターゲット材13a、13bに対する印加電力を1000Wに固定し、一酸化シ
リコンからなるターゲット材13cへの印加電力を種々変化させたときに成膜される酸窒化シリコン膜の組成を評価した。結果を図3に示す。なお、本実施例1及び下記の実施例2では、酸窒化シリコン膜の組成を、酸窒化シリコン膜の屈折率を用いて評価した。酸窒化シリコン膜の屈折率は酸素および窒素の組成比によって一意に決定されることが知られている。
図3に示すグラフより、ターゲットへの印加電力と酸窒化シリコン膜の屈折率が比例関係となっていることがわかる。すなわち、ターゲット材13cへの印加電力を変化させることにより、酸窒化シリコン膜の組成を容易に制御できることが分かる。また、印加電力の変化に対する、酸窒化シリコン膜の屈折率の変化が小さいことが分かる。このため、印加電力が多少ばらついても、酸窒化シリコン膜を安定した組成で成膜できることが分かる。
具体的には、例えば、上記の弾性境界波装置20では、酸窒化シリコン膜により構成されている第2の媒質24の屈折率の許容範囲は、1.60〜1.61である。このため、図3に示す結果からすれば、ターゲット材13cへの印加電力が大凡600W〜900Wの範囲内にあればよいことが分かる。
(実施例2)
スパッタリング装置1を用いて、キャリアガスとしてのアルゴンガスに対する窒素ガスの流量比を種々変化させたときに成膜される酸窒化シリコン膜の組成を評価した。結果を図4に示す。なお、実施例2では、二酸化シリコンからなるターゲット材13a、13bに対する印加電力を1000Wに固定すると共に、一酸化シリコンからなるターゲット材13cへの印加電力を600W、700Wまたは800Wに固定した。図4において、600Wで示すグラフが、ターゲット材13cへの印加電力が600Wであるときのグラフである。700Wで示すグラフが、ターゲット材13cへの印加電力が700Wであるときのグラフである。800Wで示すグラフが、ターゲット材13cへの印加電力が800Wであるときのグラフである。
図4に示す結果から、反応ガスである窒素ガスの流量を変化させることによっても成膜される酸窒化シリコン膜の組成を制御できることが分かる。
(比較例)
シリコンからなるターゲット材を用い、反応ガスとしての酸素ガスと窒素ガスとの流量比を種々変化させたときに成膜される酸窒化シリコン膜の組成を評価した。結果を図5に示す。なお、比較例では、ターゲット材への印加電力は、1000Wとした。
図4に示すように、酸化シリコンからなるターゲット材を用いて、反応ガスを窒素ガスとした実施例2では、窒素ガスの流量が変化しても酸窒化シリコン膜の組成がそれほど大きくは変化しないことが分かる。それに対して、シリコンからなるターゲット材を用い、反応ガスとして窒素ガスと酸素ガスとを用いた比較例では、窒素ガスの流量が変化すると酸窒化シリコン膜の組成が大きく変化してしまうことが分かる。これらの結果から、酸化シリコンからなるターゲット材を用いて、反応ガスを窒素ガスとしてスパッタリング法により酸窒化シリコン膜を成膜することにより、酸窒化シリコン膜を安定した組成で成膜できることが分かる。
1…スパッタリング装置
10…装置本体
10a…チャンバー
11…窒素ガス供給装置
12…被成膜物
13a〜13c…ターゲット材
14a〜14c…電源
20…弾性境界波装置
21…圧電基板
22…IDT電極
23…第1の媒質
24…第2の媒質

Claims (2)

  1. 一酸化シリコンからなるターゲット材と、二酸化シリコンからなるターゲット材とを併用して用いると共に、反応性ガスとして窒素ガスを用いて、スパッタリング法により酸窒化シリコン膜を成膜する、酸窒化シリコン膜の成膜方法。
  2. 圧電基板と、前記圧電基板の上に形成されているIDT電極と、前記圧電基板の上に、前記IDT電極を覆うように形成されている酸窒化シリコン膜とを備える弾性境界波装置の製造方法であって、
    前記酸窒化シリコン膜を、一酸化シリコンからなるターゲット材と、二酸化シリコンからなるターゲット材とを併用して用いると共に、反応性ガスとして窒素ガスを用いて、スパッタリング法により成膜する、弾性境界波装置の製造方法。
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