JPH073448A - Silicon nitride thin film and film forming method thereof - Google Patents

Silicon nitride thin film and film forming method thereof

Info

Publication number
JPH073448A
JPH073448A JP16952993A JP16952993A JPH073448A JP H073448 A JPH073448 A JP H073448A JP 16952993 A JP16952993 A JP 16952993A JP 16952993 A JP16952993 A JP 16952993A JP H073448 A JPH073448 A JP H073448A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
silicon nitride
reactive
thin film
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16952993A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuuko Ogata
ゆう子 緒方
Hisashi Osaki
壽 大崎
Hidekazu Ando
英一 安藤
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP16952993A priority Critical patent/JPH073448A/en
Publication of JPH073448A publication Critical patent/JPH073448A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of arcing at the time of film forming of silicon nitride by a reactive direct current sputtering method by specifying the ratio of a nitrogen atom-containing gas and the incorporating ratio of P of a Si target. CONSTITUTION:In the film forming method for the silicon nitride thin film by the reactive direct current sputtering method using the Si target, the reactive gas in which the ratio of the nitrogen atom-containing gaseous matter is >=0.1% is used, and the Si target incorporating P in >=10<-10>atom% is used. The nitrogen atom-containing gas is not confined particularly, but nitrogen and/or ammonia are preferable. In this way, the target having <=10<4>OMEGA.cm specific resistance is attained, and the long time and stable film forming is capable without occurrence of arcing.

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、放電中にアーキングが
発生しない、反応性直流スパッタリング法により成膜さ
れる窒化珪素膜およびその成膜方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon nitride film formed by a reactive DC sputtering method, which does not cause arcing during discharge, and a film forming method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】純粋な珪素の比抵抗は、105 Ω・cm
程度であるため、これをターゲットとして、直流スパッ
タリング法による成膜を行うことはできない。そこで、
珪素への導電性物質の混入、あるいは、キャリアの発生
源となる微量の不純物の混入により、Siターゲットの
比抵抗を下げ、この混入物の入ったSiをターゲットと
して用いた直流スパッタリング法による窒化珪素膜の成
膜が従来試みられてきた。
2. Description of the Related Art The specific resistance of pure silicon is 10 5 Ω · cm.
Because of this, the target cannot be used to form a film by the DC sputtering method. Therefore,
By mixing a conductive substance into silicon or by mixing a trace amount of impurities as a carrier generation source, the specific resistance of the Si target is lowered, and silicon nitride containing silicon containing this mixture is used as a target by the DC sputtering method. Film formation has hitherto been attempted.

【0003】導電性物質の混入により、Siターゲット
に導電性をもたせる場合、数原子%にも及ぶ導電性物質
の混入が必要であった。このため、不純物の多い窒化珪
素膜となり、純粋な窒化珪素膜が得られなかった。
When the Si target is made to have conductivity by mixing the conductive material, it is necessary to mix the conductive material up to several atomic%. Therefore, a silicon nitride film containing a large amount of impurities was obtained, and a pure silicon nitride film could not be obtained.

【0004】微量の不純物の混入により、Siターゲッ
トに導電性をもたせる場合、これまでは多くの場合、ホ
ウ素が用いられていた。これは、ホウ素が珪素へ安定し
て混入しやすいために、通常、成膜を行う基体として、
ホウ素を混入し単結晶成長させた珪素を用いる場合が多
いことによる。しかしホウ素を不純物として用いる場
合、成膜中、アーキングの発生が多く、安定な放電が得
られなかった。
In the case where the Si target is made to have conductivity by mixing in a trace amount of impurities, boron has been used in many cases. This is because boron is stable and easily mixed into silicon, and therefore, as a substrate for film formation,
This is because it is often the case that silicon that is mixed with boron and is grown as a single crystal is used. However, when boron is used as an impurity, arcing often occurs during film formation, and stable discharge cannot be obtained.

【0005】また直流スパッタリング法の場合、主にタ
ーゲットの比抵抗に着目され、ターゲットへ混入する不
純物の種類に関する検討は少なかった。また、リンは蒸
気圧が高いため珪素中へ安定して混入しにくいことか
ら、用いられていなかった。
Further, in the case of the DC sputtering method, attention has been paid mainly to the specific resistance of the target, and there have been few studies on the types of impurities mixed in the target. Further, phosphorus has not been used because it has a high vapor pressure and is difficult to be stably mixed into silicon.

【0006】高周波スパッタリング法においては、大電
力の出力が可能な電源をつくることが困難であるため、
直流スパッタリング法に比べ、最大投入可能電力がはる
かに小さい。その結果、高周波スパッタリング法におい
ては、成膜速度に限界がある。
In the high frequency sputtering method, since it is difficult to make a power source capable of outputting a large amount of power,
The maximum input power is much smaller than that of the DC sputtering method. As a result, in the high frequency sputtering method, the film forming rate is limited.

【0007】気相成長法においては、窒化珪素の成膜の
際に、有害な気体を大量に使用する。また反応温度が高
温であるため、用いることのできる基体に制限がある。
In the vapor phase growth method, a large amount of harmful gas is used when forming a silicon nitride film. Further, since the reaction temperature is high, there is a limitation on the substrate that can be used.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】高周波スパッタリング
法において、電源の最大投入可能電力をあげることは困
難であるため、成膜速度を向上させるのは難しい。また
気相成長法において、有害なガスを使用することは避け
難い。さらに気体の反応が高温で起きるため、成膜を行
う基体の材料も制限される。そこでSiターゲットを用
いた反応性直流スパッタリング法において、放電中のア
ーキングの発生を抑制することは、重要な課題である。
In the high frequency sputtering method, it is difficult to increase the maximum power that can be applied to the power source, and thus it is difficult to improve the film forming rate. Also, it is unavoidable to use harmful gas in the vapor phase growth method. Furthermore, since the gas reaction occurs at a high temperature, the material of the substrate on which the film is formed is also limited. Therefore, in the reactive DC sputtering method using a Si target, suppressing the generation of arcing during discharge is an important issue.

【0009】従来の反応性直流スパッタリング法におい
ては、反応性ガスとターゲット材料との反応生成物が、
ターゲット上に堆積し、長時間成膜を行うと、その堆積
物が徐々に増加することにより、アーキングが生じる。
アーキングの発生により、成膜速度の一時的な著しい減
少、電源の停止機能の作動、あるいは膜中への巨大クラ
スターの混入などの現象を引き起こし、安定した成膜が
できなくなる。
In the conventional reactive DC sputtering method, the reaction product of the reactive gas and the target material is
When depositing on the target and performing film formation for a long time, the deposit gradually increases, thereby causing arcing.
Due to the occurrence of arcing, a phenomenon such as a temporary significant decrease in the film formation rate, the operation of the power supply stop function, or the inclusion of huge clusters in the film, which makes it impossible to form a stable film.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、Siターゲッ
トを用いた反応性直流スパッタリング法による窒化珪素
薄膜の成膜方法において、窒素原子を含むガスのガス分
率が0.1%以上である反応性ガスを用い、かつ、リン
を10-10 原子%以上混入したSiターゲットを用いる
ことを特徴とする反応性直流スパッタリング法による窒
化珪素薄膜の成膜方法を提供するものである。
According to the present invention, in a method for forming a silicon nitride thin film by a reactive DC sputtering method using a Si target, the gas fraction of a gas containing nitrogen atoms is 0.1% or more. It is intended to provide a method for forming a silicon nitride thin film by a reactive DC sputtering method, which is characterized by using a Si target containing a reactive gas and containing phosphorus at 10 -10 atomic% or more.

【0011】本発明は、また、Siターゲットを用いた
反応性直流スパッタリング法による窒化珪素薄膜におい
て、窒素原子を含むガスのガス分率が0.1%以上であ
る反応性ガスを用い、かつ、リンを10-10 原子%以上
混入したSiターゲットを用いる反応性直流スパッタリ
ング法により成膜されることを特徴とする窒化珪素薄膜
を提供するものである。
The present invention also uses a reactive gas in which a gas fraction containing a nitrogen atom is 0.1% or more in a silicon nitride thin film formed by a reactive DC sputtering method using a Si target, and The present invention provides a silicon nitride thin film formed by a reactive direct current sputtering method using a Si target in which phosphorus is mixed at 10 -10 atomic% or more.

【0012】本発明は、珪素へ混入する不純物としてリ
ンを採用し、これを10-10 原子%以上混入すること
で、比抵抗を104 Ω・cm以下としたターゲットを用
いることにより、放電中にアーキングが発生しない反応
性直流スパッタリング法を実現するものである。
According to the present invention, phosphorus is used as an impurity mixed in silicon, and by mixing it in an amount of 10 -10 atomic% or more, a target having a specific resistance of 10 4 Ω · cm or less is used. This is to realize a reactive DC sputtering method in which arcing does not occur.

【0013】本発明で用いる反応性ガスとしては、窒素
原子を含むガスのガス分率が0.1%以上である反応性
ガスを用いる。本発明においては、反応性ガスのみで用
いることもでき、また、反応性ガスと希ガスなどとの混
合ガスを用いることもできる。本発明における窒素原子
を含むガスは特に限定されないが、窒素および/または
アンモニアが好ましく用いられる。
As the reactive gas used in the present invention, a reactive gas in which the gas fraction of the gas containing nitrogen atoms is 0.1% or more is used. In the present invention, the reactive gas may be used alone, or a mixed gas of the reactive gas and a rare gas may be used. The gas containing a nitrogen atom in the present invention is not particularly limited, but nitrogen and / or ammonia is preferably used.

【0014】本発明においては、窒化珪素薄膜における
Siに対する窒素の割合は特に限定されないが、原子比
で0.1〜1.6であることが好ましい。
In the present invention, the ratio of nitrogen to Si in the silicon nitride thin film is not particularly limited, but the atomic ratio is preferably 0.1 to 1.6.

【0015】[0015]

【実施例】本実施例で用いたSiターゲットは、1pp
mのリンを混入し、比抵抗が1.6Ω・cmのものを用
いた。
EXAMPLE The Si target used in this example is 1 pp.
The phosphor having a specific resistance of 1.6 Ω · cm was mixed with m of phosphorus.

【0016】前記のSiターゲットを用いて、投入電力
を0.2kwに保ち、反応性直流スパッタリングにより
を窒化珪素膜を成膜した。この時に用いたガスは、N2
とArとの混合ガスであり、全ガス流量を100cc/
minに保ったまま、N2 ガス分率を10%から100
%まで変えたときに発生したアーキングの回数を表1に
示す。なお、測定は、放電開始後5分間行った。このと
き、到達真空度は1.5×10-6Torrで、放電中の
真空度は7.5×10-3Torr程度であった。
A silicon nitride film was formed by reactive DC sputtering using the above Si target while keeping the applied power at 0.2 kw. The gas used at this time is N 2
Is a mixed gas of Ar and Ar, and the total gas flow rate is 100 cc /
While maintaining at min, N 2 gas fraction from 10% to 100
Table 1 shows the number of arcing that occurred when the percentage was changed. The measurement was performed for 5 minutes after the start of discharge. At this time, the ultimate vacuum was 1.5 × 10 −6 Torr and the vacuum during discharge was about 7.5 × 10 −3 Torr.

【0017】図1は、表1の反応性直流スパッタリング
を行った際の、印加電圧の時間的変化を測定した結果で
ある。
FIG. 1 shows the results of measuring the time variation of the applied voltage when the reactive DC sputtering shown in Table 1 was performed.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】比較例 本比較例で用いたSiターゲットは、1ppmのホウ素
を混入し、比抵抗が2.9Ω・cmのものを用いた。
Comparative Example The Si target used in this comparative example had 1 ppm of boron mixed therein and had a specific resistance of 2.9 Ω · cm.

【0020】前記のSiターゲットを用いて、実施例と
同様に反応性直流スパッタリングを行った際に発生した
アーキングの回数と、1回目のアーキング発生時刻を測
定した。その結果を表2に示す。なお、スパッタリング
の条件は、実施例1の場合と同様である。
Using the above Si target, the number of times of arcing that occurred when reactive DC sputtering was performed and the time when the first arcing occurred were measured in the same manner as in the examples. The results are shown in Table 2. The sputtering conditions are the same as in the first embodiment.

【0021】図2は、表2の反応性直流スパッタリング
を行った際の、印加電圧の時間的変化を測定した結果で
ある。
FIG. 2 shows the results of measuring the time variation of the applied voltage when the reactive DC sputtering shown in Table 2 was performed.

【0022】[0022]

【表2】 [Table 2]

【0023】図1および2より明らかなように、リンを
不純物として混入したSiターゲッを用いた反応性直流
スパッタリングにおいては、投入電力を一定に保った条
件下で行った場合、印加電圧は、時間の経過に対して上
昇しなかった。これは、前記のSiターゲットを用いる
ことにより、ターゲット上への絶縁物の堆積が抑制され
たため、インピーダンスが上昇せず、投入電力を一定に
保った条件下で印加電圧が上昇しなかったと考えられ
る。
As is apparent from FIGS. 1 and 2, in reactive DC sputtering using a Si target in which phosphorus is mixed as an impurity, when the applied power is kept constant, the applied voltage changes with time. Did not rise over the course of. It is considered that this is because the use of the Si target suppressed the deposition of the insulator on the target, so that the impedance did not increase and the applied voltage did not increase under the condition that the input power was kept constant. .

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明では、10-10 原子%以上のリン
を不純物としてSiターゲットへ混入することで、ター
ゲットの比抵抗を104 Ω・cm以下とすることがで
き、反応性ガスあるいはこれと希ガスとの混合ガス中に
おいて、長時間の反応性直流スパッタリングを行っても
アーキングが発生しないという効果を有する。
According to the present invention, the specific resistance of the target can be reduced to 10 4 Ω · cm or less by mixing phosphorus of 10 -10 atomic% or more into the Si target as an impurity. This has the effect that arcing does not occur even when reactive DC sputtering is performed for a long time in a mixed gas of a rare gas and

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

【図1】リンをドープしたSiターゲットによる定電力
放電中の印加電圧の時間変化を表した図
FIG. 1 is a diagram showing a time change of an applied voltage during constant power discharge by a Si target doped with phosphorus.

【図2】ホウ素をドープしたSiターゲットによる定電
力放電中の印加電圧の時間変化表した図
FIG. 2 is a diagram showing changes in applied voltage with time during constant-power discharge by a Si target doped with boron.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Siターゲットを用いた反応性直流スパッ
タリング法による窒化珪素薄膜の成膜方法において、窒
素原子を含むガスのガス分率が0.1%以上である反応
性ガスを用い、かつ、リンを10-10 原子%以上混入し
たSiターゲットを用いることを特徴とする反応性直流
スパッタリング法による窒化珪素薄膜の成膜方法。
1. A method for forming a silicon nitride thin film by a reactive direct current sputtering method using a Si target, wherein a reactive gas having a gas fraction containing a nitrogen atom of 0.1% or more is used, and A method of forming a silicon nitride thin film by a reactive direct current sputtering method, which comprises using a Si target containing 10 to 10 atomic% or more of phosphorus.
【請求項2】前記の窒素原子を含むガスが、窒素および
/またはアンモニアであることを特徴とする請求項1の
窒化珪素薄膜の成膜方法。
2. The method for forming a silicon nitride thin film according to claim 1, wherein the gas containing nitrogen atoms is nitrogen and / or ammonia.
【請求項3】Siターゲットを用いた反応性直流スパッ
タリング法による窒化珪素薄膜において、窒素原子を含
むガスのガス分率が0.1%以上である反応性ガスを用
い、かつ、リンを10-10 原子%以上混入したSiター
ゲットを用いる反応性直流スパッタリング法により成膜
されることを特徴とする窒化珪素薄膜。
3. In a silicon nitride thin film formed by a reactive direct current sputtering method using a Si target, a reactive gas having a gas fraction of nitrogen atoms of 0.1% or more is used and phosphorus is 10 −. A silicon nitride thin film, which is formed by a reactive DC sputtering method using a Si target mixed with 10 atomic% or more.
【請求項4】前記の窒素原子を含むガスが、窒素および
/またはアンモニアであることを特徴とする請求項3の
窒化珪素薄膜。
4. The silicon nitride thin film according to claim 3, wherein the gas containing nitrogen atoms is nitrogen and / or ammonia.
【請求項5】Siに対する窒素の割合が原子比で0.1
〜1.6であることを特徴とする請求項3または4の窒
化珪素薄膜。
5. The atomic ratio of nitrogen to Si is 0.1.
It is -1.6, The silicon nitride thin film of Claim 3 or 4 characterized by the above-mentioned.
JP16952993A 1993-06-16 1993-06-16 Silicon nitride thin film and film forming method thereof Pending JPH073448A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16952993A JPH073448A (en) 1993-06-16 1993-06-16 Silicon nitride thin film and film forming method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16952993A JPH073448A (en) 1993-06-16 1993-06-16 Silicon nitride thin film and film forming method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH073448A true JPH073448A (en) 1995-01-06

Family

ID=15888195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16952993A Pending JPH073448A (en) 1993-06-16 1993-06-16 Silicon nitride thin film and film forming method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH073448A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014222352A (en) * 2014-06-27 2014-11-27 信越化学工業株式会社 Method of producing photomask blank

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014222352A (en) * 2014-06-27 2014-11-27 信越化学工業株式会社 Method of producing photomask blank

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Corrigan et al. The effect of nitrogen addition to Ar/CH4 plasmas on the growth, morphology and field emission of ultrananocrystalline diamond
US4173661A (en) Method for depositing thin layers of materials by decomposing a gas to yield a plasma
Schwan et al. Nitrogen doping of amorphous carbon thin films
WO1996033507A1 (en) Diamond thin film electron emitter
US4071426A (en) Method of making high resistance cermet film
JP3428984B2 (en) Stabilizing layer and its manufacturing method
Xing et al. Structural and electrical characteristics of high quality (100) orientated-Zn3N2 thin films grown by radio-frequency magnetron sputtering
US5081438A (en) Thermistor and its preparation
Umeda et al. Boron carbon nitride film with low dielectric constant as passivation film for high speed electronic devices
JP2007191356A (en) Nitrogen-doped diamond film and its producing method
Golubkov et al. Stabilizing effect of diamond thin film on nanostructured silicon carbide field emission array
JPH073448A (en) Silicon nitride thin film and film forming method thereof
CN111945131A (en) Method for preparing diamond by adopting boron carbide through microwave plasma
Tsai et al. Characterization of bias-controlled carbon nanotubes
CN109321892B (en) Resistance layer and preparation method thereof
JPS59105373A (en) Memory device
KR100371629B1 (en) Electron-emitting film and its manufacturing method
US5789851A (en) Field emission device
JP2001506572A (en) Method of forming diamond film by vapor phase synthesis
WO1992001314A1 (en) N-type semiconducting diamond, and method of making the same
Niu et al. Distribution of Ge in high concentration Ge-doped Czochralski-Si crystal
US6593683B1 (en) Cold cathode and methods for producing the same
JP2620293B2 (en) Diamond modification method
JP3124422B2 (en) Method of forming highly oriented diamond thin film
Hassan et al. Electrical resistivities of the diamond-like carbon films fabricated from methane and acetylene using RF plasma