JPH02250952A - 温度センサ用薄膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ 本発明は薄膜形成方法に係り、特に基板とこれに密着形
成される薄膜との親和性を高め、薄膜の密着強度を向上
することのできる薄膜形成方法に関する。

［従来の技術Ｊ 一般に、基板上に薄膜を形成するに際し、基板となるも
のにはステンレス、超鋼材料、シリコンウェーへ等種々
のものが知られている。このような鉄系やシリコン系は
個々に原子の配列や原子間距離が異なり固有の特性を有
する６したがって、基板が異なるとその材質も異なる。

また、基板に付着される薄膜には機能性膜など取り付け
る材料は種々雑多に存在する。そこで、基板に薄膜を形
成するにはそれぞれ用途目的に見合った材料を選択する
ことになる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、基板に薄膜を密着形成する場合に。

基板と薄膜との親和性が高い程、薄膜の密着強度は強化
される。したがって、親和性が確保される場合には基板
上に直接薄膜を形成することができる。

他方、上述したように基板には種々の特性があり、これ
に付着される薄膜にも種々の機能が求められる。このた
め、互いに親和性に劣る材料の組み合わせもあり、この
ような場合は薄膜の密着強度が弱く、薄膜は剥がれやす
いことになる。

そこで、従来は互いに親和性が低い材料の場合はこれら
基板と薄膜との間に両者の性質の似通った中間層（バッ
フｒ−°層）を介在させなければならない問題があった
０例えば、シリコンに金属の薄膜を形成するにはスパッ
タリングあるいは真空蒸着により一般的になされており
、このような原子の個々の特性が異なる材料の場合には
基板表面部に金属膜を形成するに先立ってその金属膜と
比較的性質の似通った中間層を形成しその中間層を介し
て基板とこれに付着される金属膜との密着強度を確保し
なければならなかった。したがって、互いに特性のこと
なる材料はど基板から順次重ねて薄膜に近似する性質の
中間層を介在させることになる。

本発明は上記問題点を有効に解決すべく創案されたもの
である。

本発明は基板に薄膜を密着形成するに際し、基板と薄膜
との密着強度を高めることのできる薄膜形成方法を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は洗浄基板の表面部に薄膜を密着形成するに際し
て、上記基板表面部から基板内に上記薄膜の金属イオン
を注入し加熱した後、その加熱処理されたイオン注入層
上に上記薄膜を形成したものである。

［作用］ 先ず、基板が洗浄され、その洗浄された基板内には、そ
の表面部から後に形成される薄膜の金属イオンが打ち込
まれ注入される。したがって、基板内にはその深さ方向
にイオン注入層が形成されることになる。この場合、イ
オンが注入されても基板内の表層部付近のイオン注入密
度が低く、表層部から深さ方向に少し入った領域側のイ
オン注入密度が高くなり、注入密度は不均一になる。

そこで、基板内にイオンを打ち込み注入した後はそのイ
オン注入層を加熱してイオンを表面部側に熱拡散させて
注入密度を均一化する。

したがって、表層部側のイオン密度が高くなり、基板と
その表面部上に後に密着形成される薄膜との親和性が高
められ、薄膜の密着強度が向上することになる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面に従って詳述する。

第１図に示すように、基板１にはフラットな表面部２が
形成される。

この基板１の表面部２にはこれに沿って薄ＩＮ！３が形
成される０本実施例においてはたとえばステンレスから
なる基板１にチタンナイトライド（Ｔｉ）４　）からな
る薄膜３が形成される。

そこで、基板１に薄Ｍ３を形成するにあっては先ず、第
２図に示すように基板ｌの表一部２の洗浄（エツチング
）がなされる０次いで、洗浄された基板１の表面部２か
らその内部に、後に密着形成される薄Ｈ３の金属イオン
を打ち込み注入する。

本実施例においては薄１１８３の金属イオンとなるチタ
ンイオンを注入することになる。

このように基板ｌ内に金属イオンが注入されると第３図
に示すように、基板１内にはその表面部２から深さ方向
に金属イオンによる不純物層が形成されることになる。

すなわち、基板１内にはイオン注入層４が形成される。

このイオン注入層４においては第４図の実線で示すよう
に、不均一なイオン注入密度となる。

すなわち、基板１内のうちの表層部５付近が粗になり、
これより深さ方向に少し入った領域６において密度が高
くなり、以後下方の領域７が低くなる密度分布を形成す
る。

そこで、イオン注入密度を表層部５からその深さ方向に
均一にするために、イオン注入層４を加熱（アニーリン
グ）することになる。

具体的には温度センサに採用される薄ｒＩ！Ａ３である
場合には薄膜３の実際の使用温度が予め定められた使用
許容温度を越えると、薄膜３の特性が変化する虞れがあ
る。これを防止するために、本実施例では薄Ｊｌｉ３の
実際の使用環境温度から順次上げて高い温度でイオン注
入層４が加熱処理される。

たとえば、薄ｓ３の使用温度が１００度のときは１５０
〜２００度でイオン注入層４が加熱処理される。

このように基板１のイオン注入層４が加熱処理されると
第４図および第５図に示すように、金属イオンは熱拡散
され、表層部５からその深さ方・向に少し入った領域６
の密度が高い部分の金属イオンはその深さ方向上下（第
４図矢印）に移動し、表層１５側のイオンは密度が高く
なる。したがって、全体的には第４図の鎖線で示すよう
に、なだらかなイオン密度分布が形成される。

このようにイオン注入層４が加熱処理され金属イオンが
拡散された後は第１図に示すように、基板１の表面部２
に沿ってすなわちイオン注入層４上に薄膜３を形成する
ことになる６図示例の薄膜３はイオンミキシングにより
形成された三層のイオンミキシング膜を示したものであ
る。その他、本発明においては真空蒸着、イオンブレー
ティング、スパッタリングにより薄ｒ！Ａ３を形成して
もよい。

このように本発明は基板１にイオン注入した後、そのイ
オン注入層４を加熱するので、基板ｌ内の表層部５に薄
膜３の金属イオンが集められ、薄膜３の特性にあわせて
基板１の表面部２の性質を可変することができる。この
ため、基板１とその表面部２上に密着形成される薄膜３
との親和性が高められ、その密着強度を単に基板１に薄
膜３を形成するよりさらに向上させることができる。

また、従来例の如く、中間層を介在させる必要がないの
で、基板１に薄膜３を直接形成することのできる組み合
わせ例が多くなり、中間層を介在させない基板材料と薄
膜材との選択範囲を広げることができる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次の如き優れた効果を発
揮する。

（１）基板内にイオン注入した後、そのイオン注入層を
加熱するので、薄膜の特性にあわせて基板の表面部の性
質を可変することができ、基板とその表面部上に密着形
成される薄膜との親和性が高められ、その密着強度を向
上させることができる。

（２）中間層を介在させる必要がないので、基板に直接
薄膜を形成することのできる組み合わせ例が多くなり、
中間層を介在させない基板材料と薄膜材との選択範囲を
広げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は基板に薄膜を密着形成した本発明の一実施例を
示す断面図、第２図は洗浄基板を示す側面図、第３図は
イオン注入した基板を示す断面図、第４図は基板内のイ
オン密度分布を示す図、第５図はイオン注入され加熱処
理された基板を示す断面図である。 図中、１は基板、２は基板表面部、３は薄膜、４はイオ
ン注入層である。 特許出願人　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士　
絹　　　谷　　　信　　雄（外１名） 第１図 第２図 ７：差域　３！劉梗 ２・°細ｉ帥４：イ；「］・シ主２．＼ノ瞥第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、洗浄基板の表面部に薄膜を密着形成するに際して、
   上記基板表面部から基板内に上記薄膜の金属イオンを注
   入し加熱した後、該加熱処理されたイオン注入層上に上
   記薄膜を形成したことを特徴とする薄膜形成方法。