JPH1050508A - 抵抗値制御膜およびその製造方法 - Google Patents

抵抗値制御膜およびその製造方法

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JPH1050508A
JPH1050508A JP8198628A JP19862896A JPH1050508A JP H1050508 A JPH1050508 A JP H1050508A JP 8198628 A JP8198628 A JP 8198628A JP 19862896 A JP19862896 A JP 19862896A JP H1050508 A JPH1050508 A JP H1050508A
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JP
Japan
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film
gas
resistance value
substrate
resistance
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JP8198628A
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Tadashi Morita
正 森田
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Ulvac Inc
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Ulvac Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一般的に抵抗値の大きい誘電体や絶縁体など
の膜において、この膜を製造する際、膜中にカーボンを
分散させることで、膜が有する本来の高い抵抗値を低下
させた抵抗値制御膜の製造方法の提供。 【解決手段】 真空中で基板上に誘電体や絶縁体などの
抵抗値の大きな膜を製造する方法において、膜の製造中
に炭化水素系ガスを導入し、プラズマまたは熱分解によ
り生成したカーボンを膜中に分散させて膜の抵抗値を低
下させた抵抗値制御膜の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は抵抗値制御膜および
その製造方法に関し、更に詳しくは、スパッタリング
法、蒸着法、イオンプレーティング法により誘電体や絶
縁体などの膜を基板上に製造する際、膜中にカーボンを
分散させて、抵抗値を低下させた抵抗値制御膜およびそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より誘電体や絶縁体などの抵抗値の
大きな膜としては、Al23(酸化アルミニウム)、S
iO2(酸化ケイ素)等の酸化物膜、Si34(窒化ケ
イ素)、AlN(窒化アルミニウム)等の窒化物膜、S
iOxNy(酸窒化ケイ素)、AlOxNy(酸窒化アルミ
ニウム)等の酸窒化物膜が知られている。
【0003】従来、これら高抵抗の抵抗値を制御するに
は、 1) PVD(Physical Vapor Deposition)法で膜を製造
する場合、膜製造中の真空圧力を制御することにより、
膜の密度をバルク状態と比較して小さくしたり、 2) 同じくPVD法で膜の製造中の真空雰囲気(例えば
酸素分圧、水蒸気分圧、窒素分圧等)を制御することに
より、膜中の組成を微小制御したり、 3) 同じくPVD法において、膜の製造中に、膜が堆積
していく過程の基板に対して熱、プラズマ、イオン、ラ
ジカル等でエネルギーや衝撃を加えることで、膜の組成
を微小制御したり、膜の構造を変化させることで可能で
あった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、抵抗値
の制御範囲(バルクの値に対する抵抗値の変化量)が小
さく、例えば室温状態において、Al23(酸化アルミ
ニウム)の抵抗値を1010Ωcm〜109Ωcmまで小
さくすることは不可能であった。
【0005】 バルク、室温での抵抗値を下記に示す。 Al23(酸化アルミニウム) 1012Ωcm〜1014Ωcm SiO2(酸化ケイ素) 1011Ωcm Si34(窒化ケイ素) 1014Ωcm AlN(窒化アルミニウム) 1013Ωcm SiOxNy(酸窒化ケイ素) 1014Ωcm AlOxNy(酸窒化アルミニウム) 1013Ωcm。
【0006】また、真空の圧力を制御する場合、抵抗値
を小さくするには、膜の密度を小さくするため、膜の硬
度低下、耐電圧の低下、表面平滑性の悪化を引き起こし
てしまう。
【0007】また、真空の雰囲気を制御する場合、微量
のガス分圧制御を行わねばならず、その再現性を確保す
ることは困難である。
【0008】また、膜にエネルギー、衝撃を加えるため
には、特別な加熱源、プラズマ源を必要としたり、基板
を支持するホルダーの構造が特殊で複雑な構造が必要と
なる。
【0009】このように従来の抵抗値の大きな誘電体や
絶縁体の膜の抵抗値を容易に低下させることは困難であ
る。
【0010】本発明はかかる従来の問題点を解消し、抵
抗値を低下させた抵抗値制御膜およびその製造方法を提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の抵抗値制御膜
は、誘電体や絶縁体などの抵抗値の大きな膜中にカーボ
ンを分散させて抵抗値を低下させたことを特徴とする。
【0012】本発明の抵抗値制御膜の製造方法は、真空
中で基板上に誘電体や絶縁体などの抵抗値の大きな膜を
製造する方法において、膜の製造中に炭化水素系ガスを
導入し、プラズマまたは熱分解により生成したカーボン
を膜中に分散させて膜の抵抗値を低下させることを特徴
とする。
【0013】
【発明の実施の形態】従来からの簡便で安価な、また、
装置構造が簡単で取り扱い容易なスパッタリング法また
は、蒸着法を用いることで、安く、短時間で製造するこ
とが出来、膜の抵抗値制御が可能である。
【0014】また、膜中に分散させるカーボンの供給源
として膜の製造中に炭化水素系ガスを導入する。
【0015】図1は本発明の抵抗値制御膜の製造方法を
実施するための装置の1例を示すものであり、スパッタ
リング法で基板上に抵抗値制御膜を製造するための装置
を示す。
【0016】図中、1は成膜室を示し、成膜室1内を真
空ポンプ等の真空排気系2に排気バルブ3を介して接続
し、成膜室1内を所定の圧力に設定出来るようした。
【0017】また、成膜室1にガス導入系4を介してマ
スフローコントローラー5を備えるガス供給源(図示せ
ず)に接続し、該ガス導入系4よりスパッタリングガ
ス、例えばアルゴン(Ar)ガスを導入すると共に、成
膜室1にガス導入系6を介してマスフローコントローラ
ー7を備えるガス供給源(図示せず)に接続し、該ガス
導入系6より成膜中の膜にカーボンを分散させるための
炭化水素系ガス、例えばメタン(CH4)ガスを導入す
るようにした。
【0018】また、成膜室1内の上方に抵抗値制御膜を
成膜するための例えば抵抗値数Ω程度のSiウエハーか
ら成る基板8を配設し、成膜室1内の下方であって、基
板8に対向する位置に例えばAl23(酸化アルミニウ
ム)から成るターゲット9をカソード10を介して配設
した。
【0019】そして、カソード10にRF電源11より
電力を印加してターゲット9をスパッタリングするよう
にした。
【0020】また、基板8とターゲット9との間にはシ
ャッター12を配設した。
【0021】尚、図中、13はRF電源11のマッチン
グボックス、14、15はガス導入系のバルブを夫々示
す。
【0022】図2は本発明の抵抗値制御膜の製造方法を
実施するための装置の他の例を示すもので、蒸着法で基
板上に抵抗値制御膜を製造するための装置を示す。
【0023】図中、21は成膜室を示し、成膜室21内
を真空ポンプ等の真空排気系22に排気バルブ23を介
して接続し、成膜室21内を所定の圧力に設定出来るよ
うにした。
【0024】また、成膜室21にガス導入系24を介し
てマスフローコントローラー25を備えるガス供給源
(図示せず)に接続し、該ガス導入系24より成膜中の
膜にカーボンを分散させるための炭化水素系ガス、例え
ばメタン(CH4)ガスを導入するようにした。
【0025】また、成膜室21内の上方に抵抗値制御膜
を成膜するための例えば表面に金属膜電極を形成したガ
ラスから成る基板26を配設し、基板26の背後には基
板26を加熱するための基板加熱ヒーター27を配設し
た。
【0026】また、成膜室21内の下方であって基板2
6に対向する位置に抵抗値膜の原料28を蒸発させるた
めの蒸発源29を配設した。
【0027】そして、蒸発源29内の原料28をEB電
源30に連設せる電子銃31よりの電子ビームで加熱す
るようにした。
【0028】また、基板26と蒸発源29との間にはシ
ャッター32を配設した。
【0029】尚、図中、33は基板加熱ヒーター27の
リフレクター、34はガス導入系のバルブを夫々示す。
【0030】[作用]成膜室内へガス導入系より導入さ
れた炭化水素系ガスは、膜の成膜中に用いるプラズマや
熱によって分解され、生成されたカーボンが目的とする
基板上に堆積する膜中に分散されて抵抗値が低下した抵
抗値制御膜が形成される。
【0031】また、分散させるカーボンの量を制御する
ことで、膜の抵抗値を制御することが出来る。
【0032】この膜は簡便な抵抗制御性があると共に、
例えば膜材が酸化アルミニウムの場合は、酸化アルミニ
ウム膜が本来有する絶縁耐圧性、膜の硬度、膜の耐磨耗
性、耐薬品性も兼ね備えるものである。
【0033】
【実施例】本発明の抵抗値制御膜の製造方法の具体的実
施例を説明する。
【0034】実施例1 本実施例は前記図1に示す装置を用いてスパッタリング
法で酸化アルミニウム膜の成膜中にカーボンを分散させ
て抵抗値を低下させた抵抗値制御膜を製造する1例であ
る。
【0035】ターゲット9には大きさφ6インチ(150m
m)×t5mmの酸化アルミニウム(Al23)を用いた。
【0036】また、基板8には大きさ40mm×40mm×厚さ
1mmのSiウエハーを用いた。
【0037】スパッタリングガスには純度99.999%のア
ルゴン(Ar)ガスを用い、また、炭化水素系ガスには
純度99.9%のメタン(CH4)ガスを用いた。
【0038】先ず、ターゲット9をカソード10上に載
置した。また、基板8を成膜室1内の所定位置に保持し
た。尚、シャッター12は閉じた状態とした。
【0039】次に、成膜室1内の圧力を真空排気系2に
より10-4Pa(10-6Torr)台まで真空排気した後、成膜室1
内にガス導入系4よりアルゴン(Ar)ガスを60sccm、
また、ガス導入系6よりメタン(CH4)ガスを所定量
導入して、成膜室1内の圧力を0.67Pa(5×10-3Torr)に
した。
【0040】続いて、シャッター12を開いた状態で、
カソード10にRF電力1.0kWを投入して、ターゲット
9にスパッタリングを行い、基板8上に成膜速度1.5μ
m/分で膜厚5μmの酸化アルミニウム(Al23)膜
を堆積させると共に、メタン(CH4)ガスがプラズマ
で分解して生成したカーボンを同時に基板8上の酸化ア
ルミニウム(Al23)膜中に分散させた。基板8上に
カーボンを分散させた酸化アルミニウム(Al23)膜
の成膜後、シャッター12を閉じた。
【0041】そして、スパッタリング中のメタン(CH
4)ガスの導入量(sccm)と、製造された酸化アルミニウ
ム(Al23)膜の比抵抗値(Ωcm)を調べたとこ
ろ、次の通りであった。
【0042】 メタン(CH4)ガスの導入量(sccm) 比抵抗値(Ωcm) 0 2.8×1013 1 9.3×1012 6 2.9×1010 また、スパッタリング中のメタン(CH4)ガスの導入
量(sccm)と、製造された酸化アルミニウム(Al23
膜のビッカース硬度(Hv)を調べたところ、次の通りであ
った。
【0043】 メタン(CH4)ガスの導入量(sccm) ビッカース硬度(Hv) 0 700 1 450 6 300 前記スパッタリング中のメタン(CH4)ガスの導入量
(sccm)と、製造された酸化アルミニウム(Al23)膜
の比抵抗値(Ωcm)との関係、およびスパッタリング
中のメタン(CH4)ガスの導入量(sccm)と、製造され
た酸化アルミニウム(Al23)膜のビッカース硬度(H
v)との関係から明らかなように、膜中へのカーボン混入
量が増加すると比抵抗値が小さくなり、膜の硬度も小さ
くなる傾向であることが分かる。
【0044】前記実施例では絶縁体である酸化アルミニ
ウム(Al23)膜をスパッタリング法を用いて製造す
る方法を示したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、窒化物膜や酸窒化物膜でもよく、蒸着法やイオン
プレーティング法を用いてもよい。また、成膜中にメタ
ン(CH4)ガスを導入したが、炭化水素系ガスであれ
ばよく、例えばエチレン(C24)ガスでもよい。
【0045】
【発明の効果】本発明の抵抗値制御膜によるときは、抵
抗値が大きい誘電体や絶縁体などの膜中にカーボンを分
散させたので、膜が有する本来の高い抵抗値を低下させ
た抵抗値制御膜を提供することが出来る効果がある。
【0046】本発明の抵抗値制御膜の製造方法によると
きは、膜の製造中に炭化水素系ガスを導入し、プラズマ
または熱分解により生成したカーボンを膜中に分散させ
るようにしたので、抵抗値が大きい膜の抵抗値を低下さ
せることが出来て、膜が有する本来の高い抵抗値を低下
させた抵抗値制御膜を容易に製造することが出来る効果
がある。また、分散させるカーボン量を制御することに
より、膜の抵抗値を制御することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の抵抗値制御膜の製造方法を実施する
ための装置の1例を示す截断面図、
【図2】 本発明の抵抗値制御膜の製造方法を実施する
ための装置の他の例を示す截断面図。
【符号の説明】
1 成膜室、 2 真空排気系、 3 排気
バルブ、4、6 ガス導入系、 5、7 マスフ
ローコントローラー、8 基板、 9 ターゲッ
ト、 10 カソード、11 RF電源、 1
2 シャッター、13 マルチングボックス、
14、15 ガス導入系バルブ、21 成膜室、
22 真空排気系、 23 排気バルブ、24
ガス導入系、 25 マスフローコントローラ
ー、26 基板、 27 加熱ヒーター、 2
8 原料、29 蒸発源、 30 EB電源、
31 電子銃、32 シャッター、 33
リフレクター、34 ガス導入バルブ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体や絶縁体などの抵抗値の大きな膜
    中にカーボンを分散させて抵抗値を低下させたことを特
    徴とする抵抗値制御膜。
  2. 【請求項2】 真空中で基板上に誘電体や絶縁体などの
    抵抗値の大きな膜を製造する方法において、膜の製造中
    に炭化水素系ガスを導入し、プラズマまたは熱分解によ
    り生成したカーボンを膜中に分散させて膜の抵抗値を低
    下させることを特徴とする抵抗値制御膜の製造方法。の
    製造方法。
JP8198628A 1996-07-29 1996-07-29 抵抗値制御膜およびその製造方法 Pending JPH1050508A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009238487A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Tdk Corp 電気化学デバイス
JP2009238493A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Tdk Corp 電気化学デバイス

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JP2009238487A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Tdk Corp 電気化学デバイス
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