JPH05263229A - Production of aluminum oxide thin film - Google Patents

Production of aluminum oxide thin film

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Publication number
JPH05263229A
JPH05263229A JP9212592A JP9212592A JPH05263229A JP H05263229 A JPH05263229 A JP H05263229A JP 9212592 A JP9212592 A JP 9212592A JP 9212592 A JP9212592 A JP 9212592A JP H05263229 A JPH05263229 A JP H05263229A
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JP
Japan
Prior art keywords
thin film
aluminum oxide
target
aluminum
oxide thin
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9212592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fuminori Watanabe
文範 渡辺
Akira Mitsui
彰 光井
Kenichi Tanno
賢一 丹野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP9212592A priority Critical patent/JPH05263229A/en
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Abstract

PURPOSE:To form an Al2O3 thin film on a substrate at a high rate by sputtering by performing reactive sputtering with an Al-Al2O3 mixture as a target. CONSTITUTION:A target consisting of an Al-Al2O3 mixture is used, and reactive sputtering utilizing a sputtering gas of Ar, etc., contg. O2 as a gaseous reactant is performed to form an Al2O3 thin film as the protecting or insulating film for the thin-film element on the surface of a substrate. In this case, a target contg. >=30vol.% Al or 50-95vol.% Al and the balance Al2O3 is used to form an Al2O3 thin film at a high rate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、成膜速度を大幅に向上
させた酸化アルミニウム薄膜の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an aluminum oxide thin film having a significantly improved film forming rate.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸化アルミニウム薄膜は、薄膜素子など
の保護膜,絶縁膜として用いられることが多く、低温で
膜形成ができるスパッタリング法を用いて酸化アルミニ
ウム薄膜を成膜する方法がよく用いられている。
2. Description of the Related Art Aluminum oxide thin films are often used as protective films and insulating films for thin film elements and the like, and a method of forming an aluminum oxide thin film by a sputtering method that can form a film at a low temperature is often used. There is.

【0003】従来、このような金属酸化物薄膜をスパッ
タリング法で形成する場合には、その酸化物を直接ター
ゲットとするか、あるいは金属をターゲットとして酸素
等を反応性ガスとして用いる反応性スパッタリング法が
用いられている。酸化アルミニウムを直接ターゲットと
して用いる場合には、酸化アルミニウムが絶縁体である
ことから、直流バイアス方式では電流が流れないため、
高周波スパッタリング法が用いられる。金属アルミニウ
ムをターゲットとして用いる場合には、放電ガスに混ぜ
た酸素との反応を利用した反応性スパッタリング法が用
いられる。
Conventionally, when such a metal oxide thin film is formed by a sputtering method, a reactive sputtering method in which the oxide is directly used as a target or a metal is used as a target and oxygen or the like is used as a reactive gas is known. It is used. When aluminum oxide is used directly as a target, since aluminum oxide is an insulator, current does not flow in the DC bias method,
A high frequency sputtering method is used. When metallic aluminum is used as the target, a reactive sputtering method utilizing the reaction with oxygen mixed in the discharge gas is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このようなアルミニウ
ム単体、酸化アルミニウム単体をターゲット材として用
いたスパッタリング法では、成膜速度が遅く、薄膜形成
時のコスト、工程時間などに悪影響を及ぼす。このた
め、いかに成膜速度を向上させるかが大きな問題となっ
ている。
In the sputtering method using such a simple substance of aluminum or a simple substance of aluminum oxide as a target material, the film formation rate is slow, which adversely affects the cost and process time when forming a thin film. For this reason, how to improve the film forming speed has become a big problem.

【0005】一般に、成膜速度を向上させる方法とし
て、電源パワーの高出力化あるいは冷却性能向上のため
のターゲット自体の改良などの提案がなされている。し
かし、装置構造を複雑化あるいは電力消費量を増大させ
るなどの問題が生じている。本発明の目的は、上記従来
技術の欠点を克服し、装置、ターゲット構造を複雑化あ
るいは電力消費量を増大させることなく、大きな成膜速
度を得ることができる酸化アルミニウム薄膜の製造方法
を提供することにある。
In general, as a method for improving the film forming speed, proposals have been made to increase the power output of the power source or to improve the target itself for improving the cooling performance. However, there are problems such as complicated device structure and increased power consumption. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an aluminum oxide thin film, which overcomes the above-mentioned drawbacks of the prior art and can obtain a large film formation rate without complicating the apparatus or target structure or increasing the power consumption. Especially.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであり、従来のアルミニウム単
体、酸化アルミニウム単体のターゲット材に代わって、
アルミニウムと酸化アルミニウム(Al2 O3 )の混合
物から成るターゲットを用い、反応性スパッタリング法
によって酸化アルミニウム薄膜を成膜することを特徴と
する酸化アルミニウム薄膜の製造方法を提供するもので
ある。
The present invention has been made in order to achieve the above-mentioned object, and replaces the conventional target material of aluminum alone or aluminum oxide alone,
The present invention provides a method for producing an aluminum oxide thin film, which comprises depositing an aluminum oxide thin film by a reactive sputtering method using a target made of a mixture of aluminum and aluminum oxide (Al2 O3).

【0007】酸化アルミニウム薄膜を製造する手法とし
ては、本発明のターゲット材が金属と酸化物の混合ター
ゲット材であることから、スパッタガスに混ぜた酸素と
の反応を利用した反応性スパッタリング法が望ましい。
さらに、直流、高周波スパッタリング法を用いることが
できるが、放電状態の安定性を確保するために高周波ス
パッタリング法を用いることが望ましい。
As a method for producing an aluminum oxide thin film, the target material of the present invention is a mixed target material of metal and oxide, so that the reactive sputtering method utilizing the reaction with oxygen mixed in the sputtering gas is desirable. ..
Furthermore, although a direct current and high frequency sputtering method can be used, it is preferable to use the high frequency sputtering method in order to secure the stability of the discharge state.

【0008】また、混合ターゲット材を用いるときのス
パッタ条件は、アルミニウム単体、酸化アルミニウム単
体のターゲット材を用いるときと同条件でも十分高速成
膜可能であるが、より大きな成膜速度で薄膜形成するに
は、例えば表1に示すようにアルゴンと酸素流量の比率
を5:1、圧力を2mTorrにするとさらに有効であ
る。
Further, the sputtering conditions when using the mixed target material are the same as those when using the target material of aluminum alone or aluminum oxide alone, but the film can be formed at a sufficiently high speed, but a thin film is formed at a higher film forming speed. For example, as shown in Table 1, it is more effective if the ratio of the flow rate of argon and oxygen is 5: 1 and the pressure is 2 mTorr.

【0009】[0009]

【表1】 [Table 1]

【0010】なお、上記のようにスパッタリング法で成
膜した場合は、得られる薄膜は非晶質となる。
When the film is formed by the sputtering method as described above, the thin film obtained is amorphous.

【0011】一方、混合ターゲット材のアルミニウムと
酸化アルミニウムの混合比率は任意の値を適用できる
が、スパッタリング時の放電状態の安定性確保のための
高密度ターゲットを得ること、さらに顕著な成膜速度向
上を得る上で、アルミニウムの含有率は30容積%以
上、好ましくは50〜95容積%含まれていることが望
ましい。
On the other hand, although an arbitrary value can be applied to the mixing ratio of aluminum and aluminum oxide of the mixed target material, it is necessary to obtain a high-density target for ensuring the stability of the discharge state during sputtering, and a further remarkable film formation rate. In order to obtain the improvement, it is desirable that the aluminum content is 30% by volume or more, preferably 50 to 95% by volume.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

実施例1 図1は、ターゲット材として、従来用いられてきたアル
ミニウム単体、酸化アルミニウム単体及び本発明による
アルミニウムと酸化アルミニウムの混合物を用い、それ
ぞれ高周波スパッタリング法で酸化アルミニウム薄膜を
ソーダライムシリカガラスの板上に成膜したときの成膜
速度を比較したグラフである。スパッタガスはアルゴン
と酸素の混合ガスを用いた。また、本発明による混合タ
ーゲット材は、アルミニウムと酸化アルミニウムの混合
比率を体積比で9:1とした混合ターゲットを用いた。
Example 1 FIG. 1 shows a soda-lime-silica glass plate on which an aluminum oxide thin film was formed by a high frequency sputtering method using a conventionally used simple substance of aluminum, a simple substance of aluminum oxide and a mixture of aluminum and aluminum oxide according to the present invention as target materials. It is a graph which compared the film-forming speed at the time of forming a film on it. As the sputtering gas, a mixed gas of argon and oxygen was used. As the mixed target material according to the present invention, a mixed target having a volume ratio of aluminum to aluminum oxide of 9: 1 was used.

【0013】ガス圧を5mTorrで一定として得られ
た酸化アルミニウム薄膜の成膜速度と従来のターゲット
材によるものと比較すると、アルミニウム単体ターゲッ
トに対し2.1倍、酸化アルミニウム単体ターゲットに
対し1.4倍に増加した。
Comparing the film formation rate of the aluminum oxide thin film obtained with the gas pressure kept constant at 5 mTorr with that of the conventional target material, the target was 2.1 times that of the aluminum single target and 1.4 times that of the aluminum oxide single target. Doubled.

【0014】実施例2 図2は、本発明による混合ターゲットを用い、高周波ス
パッタリング法で酸化アルミニウム薄膜をソーダライム
シリカガラスの板上に成膜したときの成膜速度と混合タ
ーゲット材に含まれるアルミニウムの含有量の関係を示
したものである。スパッタガスはアルゴンと酸素流量の
比率を9:1にした混合ガスを用い、ガス圧は5mTo
rrで一定とした。容積%でアルミニウム含有量が0の
場合が従来技術である酸化アルミニウム単体、100%
の場合がアルミニウム単体ターゲットを用いたときの成
膜速度である。得られた酸化アルミニウム薄膜の成膜速
度を従来技術によるものと本発明によるものとで比較す
ると、アルミニウム含有率が30容積%以上の領域で成
膜速度の増加が見られる。
Example 2 FIG. 2 shows a film formation rate when an aluminum oxide thin film was formed on a soda lime silica glass plate by a high frequency sputtering method using the mixed target according to the present invention and aluminum contained in the mixed target material. It shows the relationship of the content of. As the sputter gas, a mixed gas having an argon / oxygen flow rate ratio of 9: 1 was used, and the gas pressure was 5 mTo.
It was fixed at rr. Aluminum oxide alone, which is a conventional technique, when the aluminum content is 0 in volume%, 100%
The case is the film forming rate when using a target of aluminum alone. Comparing the film forming rate of the obtained aluminum oxide thin film with that of the prior art and that of the present invention, an increase in the film forming rate is observed in the region where the aluminum content is 30% by volume or more.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明によれば、アルミニウムと酸化ア
ルミニウムの混合物である複合ターゲットを用い、反応
性スパッタリング法で成膜することによって、酸化アル
ミニウム薄膜の成膜速度が大幅に向上する利点がある。
According to the present invention, there is an advantage that a film formation rate of an aluminum oxide thin film is significantly improved by forming a film by a reactive sputtering method using a composite target which is a mixture of aluminum and aluminum oxide. ..

【0016】また、本発明の複合ターゲット材を用いる
酸化アルミニウム薄膜製造方法は、現在実用化されてい
る各種スパッタリング装置に適用でき、かつ従来ターゲ
ットと同一条件にて、酸化アルミニウム薄膜の成膜速度
が大幅に向上し、生産性及び経済性向上に大きく寄与す
る。
Further, the method for producing an aluminum oxide thin film using the composite target material of the present invention can be applied to various sputtering apparatuses currently in practical use, and the film forming rate of the aluminum oxide thin film can be increased under the same conditions as the conventional target. Significantly contributes to productivity and economic improvement.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ターゲットのアルミニウム含有量(容積%)と
成膜速度(μm/時)の関係を示すグラフ
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the aluminum content (volume%) of a target and the film formation rate (μm / hour).

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アルミニウムと酸化アルミニウムの混合物
から成るターゲットを用い、反応性スパッタリング法に
よって酸化アルミニウム薄膜を成膜することを特徴とす
る酸化アルミニウム薄膜の製造方法。
1. A method for producing an aluminum oxide thin film, which comprises depositing an aluminum oxide thin film by a reactive sputtering method using a target made of a mixture of aluminum and aluminum oxide.
【請求項2】ターゲットがアルミニウムを30容積%以
上含むことを特徴とする請求項1記載の酸化アルミニウ
ム薄膜の製造方法。
2. The method for producing an aluminum oxide thin film according to claim 1, wherein the target contains 30% by volume or more of aluminum.
【請求項3】ターゲットがアルミニウムを50〜95容
積%含むことを特徴とする請求項1記載の酸化アルミニ
ウム薄膜の製造方法。
3. The method for producing an aluminum oxide thin film according to claim 1, wherein the target contains 50 to 95% by volume of aluminum.
JP9212592A 1992-03-18 1992-03-18 Production of aluminum oxide thin film Withdrawn JPH05263229A (en)

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