JPH02288231A - 薄膜の膜質改善方法 - Google Patents

薄膜の膜質改善方法

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JPH02288231A
JPH02288231A JP11044889A JP11044889A JPH02288231A JP H02288231 A JPH02288231 A JP H02288231A JP 11044889 A JP11044889 A JP 11044889A JP 11044889 A JP11044889 A JP 11044889A JP H02288231 A JPH02288231 A JP H02288231A
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JP
Japan
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film
temperature
thin film
thin
foundation material
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Pending
Application number
JP11044889A
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English (en)
Inventor
Takatoshi Takigawa
貴稔 瀧川
Seisaku Yamanaka
山中 正策
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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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) この発明は、半導体装置などに多用されている物理的気
相成膜法で作られた薄膜の膜質改善方法に関する。
〔従来の技術〕
物理的気相成膜法は、真空蒸着法、気体放電を利用する
反応性蒸着法、或いはスパッタリング法などがあり、工
業的にも広く使われている。
ところで、この物理的気相成膜法で、例えば酸化物又は
窒化物の誘電体膜を形成する場合、所望の電気絶縁性、
比誘電率及び誘電損失で評価される電気的特性、或いは
下地材(基板)との密着性を得るために、下地温度、ガ
ス圧、放電パワー等の製造条件を変えて最適値を得るこ
とが行なわれている。これは、金属薄膜と下地材の良密
着性を得る場合も同様である。
〔発明が解決しようとする課題〕
所望の性質の薄膜を従来通りの物理的酸■り法によって
形成する場合、膜の堆積速度を(成長速度)を遅くせざ
るを得なかったり、下地材の温度を高くせざるを得なか
ったりすることが多い。
これは、特に酸化物や窒化物については、多くの場合、
堆積速度が早過ぎたり、下地温度が低過ぎたりすると構
成元素間の結合が不安定になり、所望の電気的特性を得
難いこと、また、金属薄膜についても云えることである
が、これ等の気相成膜は一般に低温で実施されるため、
下地温度が低いと下地材と堆積膜との界面で適度な相互
拡散結合が起こらず、密着性が不充分になり易いことに
よる。
ところが、膜の堆積速度を遅くすれば、生産性の低下を
招く。また、下地温度を高めると、下地材が金属板であ
る場合、堆積膜と下地金属板との熱膨張差が原因で製品
に反りを生じる。
なお、生産性の低下の問題は、複数あってしかもそれ等
が密接な関係をもっている製造条件を細か(調整しなけ
ればならないことによっても助長される。
そこで、この発明は、これ等の問題点を無くずことを課
題としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題を解決するため、この発明においては、下地
材上に形成された薄膜の膜質を、350℃以下の低温で
所定時間アニールして改質する方法を採る。この方法で
は、電気絶縁性、比誘電率、誘電を1失、下地材との密
着性の全てを改善の対象とするとかできる。勿論、それ
等の中の一部の性質のみを改善の対象となすことも任意
である。改質する薄膜の種類や下地材が金属であるか否
かも問わない。
〔作用] 今、薄膜の製造過程において、堆積速度を犠牲にしない
成膜、及び製品の反りを抑えるための低温での成膜を行
なったとすると、生産性の向上、製品の反りの防止は計
れる反面、膜質が犠牲になる。しかし、この発明の方法
、即ち、後工程における350’C以下の低温熱処理を
実施すれば、それまで不安定であった構成元素の結合が
安定化し、また、積層界面での相互熱拡散が充分に進行
して下地材と薄膜の密着性も高まり、成膜速度を早めた
こと、下地材温度を低く抑えたことに起因する膜質の低
下が充分に補われる。
ここで、アニール温度の上限を350℃に限定したのは
、これ以上の温度であると、物質によっては部分的には
更に若干の改質が進むことは考えられても、下地材との
過度の相互拡散の進展により薄膜自体の構成が変化する
恐れがあり、また、下地材が低融点材料の場合、軟化が
起って機械的強度の低下、それによる反りの発生がある
など、逆効果になることによる。勿論、製造プロセス面
から見ても、過度の高温処理はコスト高を招くため好ま
しくない。
なお、この発明の方法を実施すると従来に比べて工程が
1つ増加するが、成膜時のシビアな条件調整が不要にな
ること、また、アニールは成膜と違って多数の製品を一
括して実施可能なこと等を考えると、発明の効果は存分
に発揮される。
〔実施例1〕 ※ Fe −42%Ni圧延板上に真空蒸着した5iO
z膜の改質 熱膨張率の小さいアンバー材、具体的には厚さ0.25
鵬のPe−42%Ni基板の絶縁被覆を目的としてその
基板に、溶融シリカを遺発源として電子銃による電子線
加熱で蒸着を行なった。このときの条件は、真空度を5
 Xl0−’Torrとし、また、膜の圧縮応力による
反りの曲率半径を400cm以上に抑えるため、基板温
度を100℃にした。そして、電子線加熱により5分間
で15p+s厚のSiO□膜を成膜した。また、その後
、同様の真空蒸着により基板温度100℃でSiO□膜
上に電極となるA2薄膜層を形成した。以上によって得
られたサンプルの断面を第1図に示す。図の1はA/2
薄膜、2はSiO□月桑、3は基板である。
次に、上記サンプルを大気中で250℃115分間の熱
処理に供し、この熱処理前後の310!膜の電気的性能
と引張り試験による耐剥離性能の評価、比較を行なった
その結果を表1に示す。
上表から判るように、15p厚の5i02膜を5分間で
堆積させても、その後に250℃の低温でアニールする
ことにより、アニール前には共に充分でなかった電気的
特性、基板との密着性を比較的満足できる数値に改善す
ることができた。
〔実施例2〕 ※ Fe −42%Ni圧延基板上にスパッタリングし
たAffiN膜の改質 厚み0.25wのFe −42%Ni基板上にAlN薄
膜をスパッタリング法で成膜した。スパッタリング原料
には、ホットプレスでの焼結後、平面研磨したAlN焼
結体ターゲットを用い、さらに、ターゲット上での放電
密度を高めるため(スパッタ効果を上げる)、ターゲッ
ト裏面に永久磁石を配置していわゆるマグネトロンスパ
ック法にした。このときの条件は、ターゲット側に周波
数100MHzの高周波交番電界を印加し、10:2の
流量比でArとN2ガスを導入し、圧力5 Xl0−’
Torr、基板温度100″C1高周波電力500−と
じ、2時間で12pm厚のAffiN薄膜を堆積させた
。この成膜速度は高周波電力と比例関係にある。
この後、得られたAIN薄膜上にA2薄膜を基板温度1
00℃下で蒸着した。以上によって得られたサンプルの
断面構造は、第1図の2の層がA2Nf!膜に代わった
のみで他は第1図と同様である。
次に、上記サンプルを大気圧のN、雰囲気中で250℃
115分間の低温熱処理に供し、その前後の第1実施例
と同一内容の性能についての評価比較を行なった0表2
がその結果である。
表2 ※1 kllzで測定 この場合も、スパッタリングとしては比較的速い成膜速
度のため、アニール前には不充分であった電気的特性、
基板との密着性が、反りを発生させない低温熱処理によ
って比較的満足できる数値に改善されている。
〔実施例3〕 ※ Fe−42%Ni圧延板上にイオンブレーティング
されたA1yI膜の改質 厚み0.25mのFe −42%Ni圧延基板上にAP
、i膜をイオンブレーティング法で成膜した。蒸発源に
は5a角、lll1l厚のAlを複数枚用い、これを電
子銃による電子線加熱で謂発させた。また、使用したイ
オンブレーティング装置は蒸発源と基板との間に高周波
誘導コイルを備え、基板には負の直流電圧がかけられる
ようになっている。
成膜条件は、5 X 10− ’Torrの圧力のAr
ガスを装置内に導入し、周波数13.561’lHzの
高周波を200Wで印加し、一方、基板印加電圧は20
0vにして放電させた。基板温度は100’Cである。
以上の設定条件の下で、2分間で6n厚のAl薄膜を基
板上に堆積させた。これによって得られたサンプルの断
面を第2図に示す0図の4はAl薄膜、5はFe −4
2%Ni基板である。
次に、このサンプルを実施例1と同一条件で熱処理し、
その前後の4.5間の剥離強度を調べた。
その評価値を表3に示す。
表3 金属薄膜の場合、堆積速度を速くしたり、基板温度を下
げたりすると電気的特性は別としても下地材との密着性
は確実に悪くなる。実施例3の結果は、その悪化した密
着性を有効に改善できることを表わしている。
〔効果〕
以上述べたように、この発明の方法によれば、物理的気
相成膜法によって形成された薄膜の膜質、例えば、誘電
体の酸化物、窒化物等については電気的特性と下地材と
の密着性を、また、絶縁膜については電気絶縁性と下地
材との密着性を、さらに、金属fjlBについては少な
くとも下地材との密層性を、それぞれ後工程での低温ア
ニールによって改善するので、成膜時には膜質よりも膜
の堆積速度を重視し、さらに、アニールは多数個を一括
処理して薄膜製品の生産性を向上させることが可能にな
る。また、成膜時の下地材温度を低くして膜と下地材と
の熱膨張差に起因した製品の反りも防止することができ
、高品質で信顛性の高い薄膜製品を量産して安価に提供
するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1.2によって得られたサンプルの断
面図、第2図は実施例3によって得られたサンプルの断
面図である。 1・・・・・・Aj2薄膜、 2・・・・・・SiO□又はAIN薄膜、3・・・・・
・Fe −42%Ni基板、4・・・・・・AP、薄膜
、5・・・・・・Fe−42%Ni基)反。 特許出願人  住友電気工業株式会社 同 代理人   鎌  1) 文 第1図 第2図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)物理的気相成膜法によって下地材上に形成された
    薄膜を350℃以下の低温で所定時間アニールして薄膜
    の電気絶縁性、比誘電率、誘電損失、或いは下地材との
    密着性等の特性を改善することから成る薄膜の膜質改善
    方法。
  2. (2)アニールする薄膜が酸化物又は窒化物である請求
    項(1)記載の薄膜の膜質改善方法。
  3. (3)アニールする薄膜が誘電体である請求項の(1)
    又は(2)記載の薄膜の膜質改善方法。
  4. (4)アニールする薄膜が金属膜である請求項(1)記
    載の薄膜の膜質改善方法。
  5. (5)前記下地材が金属である請求項(1)乃至(4)
    のいずれかに記載の薄膜の膜質改善方法。
JP11044889A 1989-04-27 1989-04-27 薄膜の膜質改善方法 Pending JPH02288231A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006128691A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Samsung Electronics Co Ltd 薄膜トランジスタの製造方法及び表示素子

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006128691A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Samsung Electronics Co Ltd 薄膜トランジスタの製造方法及び表示素子

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